Pegelsonde - Messwerterfassung

Nachdem ich mich für die Pegelsonde TDS-61 / 0-250mbar mit 20m Anschlusskabel entschieden hatte, stand als nächste Herausforderung die Planung und der Bau einer elektronischen Einheit mit der entsprechenden Schaltungslogik an.

Die Bauanleitung finden Sie hier.

Schaltungslogik

Die gewählte Pegelsonde TDS-61 / 0-250mbar liefert ein analoges Ausgangssignal von 4 – 20mA (2-Adern-Prinzip) bei einer möglichen Versorgungsspannung von 10 – 30V DC.

Die notwendige Versorgungsspannung von 10 – 30V DC lässt sich mit einem Handy-Netzteil 5V / 2A über einen Boost Konverter erzeugen.

Das Ausgangssignal der Pegelsonde (4 - 20mA) muss über einen Strom Spannungs Konverter zu 0 – 3,3V transformiert werden, damit es letztendlich von einem Wemos D1 Mini verarbeitet werden kann, der die Kommunikation zu FHEM per MQTT-Protokoll übernimmt.

Für ein besseres Messergebnis habe ich noch einen Analog-Digital-Converter (ADS1115) integriert.

Schaltbild

Fritzing Steckplatine

Stückliste

Netzteil 5V / 2A
Boost Konverter
Strom Spannungs Konverter
Wemos D1 Mini
Analog-Digital Converter ADS1115
Abzweigdose 110x110mm
Platine
Buchsenleisten
Printklemmen

Schaltungsaufbau

Inbetriebnahme und Kalibrierung der elektronischen Einheit

Die Inbetriebnahme und Kalibrierung der elektronischen Einheit erfolgt schrittweise. Stecken Sie die Bauteile niemals unter Spannung in den Sockel, sondern schalten Sie die elektronische Einheit zwischen den einzelnen Schritten kurz aus.

Einstellung der Ausgangsspannung von 24V DC am Boost Konverter:

Schließen Sie das Handy-Netzteil an die Klemmen an und stecken Sie den Boost Konverters in den Sockel. Schalten Sie danach die Spannung zu und stellen mit einem ausgangsseitig angeschlossenen Messgerät über das Potentiometer am Boost Konverter eine Ausgangsspannung von 24V DC ein.
Anschluss Pegelsonde und Kalibrierung des Strom Spannungs Konverters:

Schließen Sie die Pegelsonde an und verbinden Sie den Strom Spannungs Konverter. Entfernen Sie die beiden Steckbrücken (1-2 und 3-4) und stellen Sie die Grenzwerte für Zisterne „leer“ und „voll“ ein. Mit dem Potentiometer „Zero“ stellen Sie den unteren Grenzwert ein (Zisterne leer – Simulation indem die Pegelsonde außerhalb der Zisterne liegt). Mit dem Potentiometer „Span“ stellen Sie den oberen Grenzwert ein (Zisterne voll). Für die Einstellung des oberen Grenzwertes sind einige Umdrehungen am Potentiometer nötig.
Achten Sie darauf, dass die Ausgangsspannung 3,3V nicht überschreitet. Höhere Spannungen könnten den Wemos D1 Mini und den ADS1115 zerstören. Bei meiner Konstellation hatte ich hiermit keine Probleme. Meine Pegelsonde mit einem max. Ausgangssignal von 20mA bei 250mbar (2,5m Tauchtiefe), liefert bei meiner maximalen Tauchtiefe von 1,26m einen maximalen Spannungswert von 1,525 V.
Stecken Sie erst jetzt (also nach diesen Einstellungen) den Wemos D1 Mini und den ADS1115 auf die Stecksockel der Platine.

Letztendlich erhalten Sie unter Einbeziehung des ADS1115 am Wemos D1 Mini je nach Füllstand einen Spannungswert in unterschiedlicher Höhe. Dieser Wert wird per WiFi über das MQTT-Protokoll an FHEM übertragen. Die Umrechnung des Spannungswertes in Liter übernimmt FHEM.

Quellenangaben

Natürlich habe ich mir das nicht alles selbst aus den Fingern gesaugt, sondern verschiedene Informationsquellen kombiniert und auf meine Belange angepasst.

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